Πώς το σχήμα του κτιρίου επηρεάζει την εσωτερική διάδοση θορύβου

Η γεωμετρία μιας δομής δεν είναι απλώς μια αισθητική ή δομική εξέταση ⁇ υπαγορεύει θεμελιωδώς πώς η ηχητική ενέργεια κινείται μέσα από εσωτερικούς χώρους. Τα ηχητικά κύματα συμπεριφέρονται πολύ σαν κυματισμοί στο νερό: αντανακλούν σκληρές επιφάνειες, διασταυρώνονται γύρω από γωνίες, και απορροφώνται σε πορώδη υλικά.

Ηχοδιάχυση Εναντίον Συγκέντρωσης

Ακανόνιστα διαμορφωμένα δωμάτια ⁇ αυτά με γωνιακούς τοίχους, καμπύλες επιφάνειες ή ποικίλα ύψη οροφής ⁇ καταλήγουν να σκορπίζουν ηχητικά κύματα σε πολλαπλές κατευθύνσεις. Αυτή η διάχυση μειώνει τη δημιουργία εστιασμένων ηχώ και ελαχιστοποιεί την επίμονη όρθια κύματα. Για παράδειγμα, μια αίθουσα συναυλιών με επικλινή τοίχους και νέφους οροφές είναι σκόπιμα σχεδιασμένο να κατανέμει τον ήχο ομοιόμορφα έτσι ώστε κάθε κάθισμα ακούει καθαρά. Αντίθετα, ένα τέλεια ορθογώνιο δωμάτιο με παράλληλους τοίχους δημιουργεί κυματιστές ηχώ μεταξύ αυτών των τοίχων, ενισχύοντας τον θόρυβο και μειώνοντας την κατανόηση ομιλίας. Ενσωματώνοντας μη-παράλληλες επιφάνειες ή επικαλυπτόμενα τοιχώματα μπορεί να διασπάσει αυτές τις αντανακλάσεις και χαμηλότερα επίπεδα θορύβου.

Οι διαστάσεις ενός δωματίου ⁇ μήκους, πλάτους και ύψους ⁇ καθορίζουν τις φυσικές του συχνότητες, γνωστές ως λειτουργίες δωματίου. Όταν το σχήμα ενός δωματίου δημιουργεί τρόπους που ευθυγραμμίζονται σε χαμηλές συχνότητες, ορισμένες νότες μπάσου μπορούν να γίνουν ακμάζοντα δυνατά. Ένα κυβικό δωμάτιο (ίσως διαστάσεων) είναι ακουστικά προβληματικό, επειδή και οι τρεις άξονες μοιράζονται τις ίδιες θεμελιώδεις συχνότητες, προκαλώντας σοβαρή συσσώρευση modal. Προτιμούμενες αναλογίες, όπως η Χρυσή αναλογία (1:1.6:2.6) ή αυτές που συνιστώνται από την Ακουστική Κοινωνία της Αμερικής, διανέμουν τρόπους πιο ομοιόμορφα. Οι αρχιτέκτονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις αναλογίες κατά τη διάρκεια του πρώιμου σχεδιασμού για να αποφύγουν την υπερβολική συσσώρευση θορύβου χαμηλής συχνότητας.

Άνοιγμα εναντίον των εσωκλείσεων: Εμπόριο-offs σε σχήμα

Τα σχέδια ανοιχτού σχεδιασμού έχουν γίνει δημοφιλή για την προώθηση της συνεργασίας, αλλά το σχήμα τους ⁇ συχνά μεγάλο, αδιάκοπα ορθογώνια ⁇ επιτρέπει τον ήχο για να ταξιδεύουν ανεμπόδιστα. Η έλλειψη εσωτερικών χωρισμάτων σημαίνει συνομιλίες, ούμους εξοπλισμού και θόρυβος στα βήματα σε υψηλό επίπεδο περιβάλλοντος. Προσθήκη μερικό-ύψος τοίχους, οθόνες επίπλων, ή πτώση οροφών με διαφράγματα μπορεί να σπάσει το ανοικτό σχήμα χωρίς να περικλείει πλήρως χώρους. Τα δωμάτια, από την άλλη πλευρά, επωφελούνται από μικρότερους όγκους και συχνά καλύτερο έλεγχο σχήματος. Ένα μικρό γραφείο με ακανόνιστες γωνίες τοίχων μπορεί να επιτύχει πολύ χαμηλό θόρυβο αν σωστά αντιμετωπίζονται.

Ο Ρόλος της επιλογής υλικού στον έλεγχο του θορύβου μέσα στο εσωτερικό

Ενώ το σχήμα κατευθύνει πώς κινείται ο ήχος, τα υλικά καθορίζουν πόσος ήχος απορροφάται, ανακλάται ή μεταδίδεται.

Βασικές ηχοαπορρόφησης και αντανάκλασης

Κάθε υλικό έχει συντελεστή μείωσης θορύβου (NRC) που δείχνει πόσο ήχο απορροφά. Μαλακά, πορώδη υλικά όπως ακουστικός αφρός, μεταλλικά πάνελ, και βαριά κουρτινάκια έχουν τιμές NRC πάνω από 0.8 (απορροφώντας πάνω από 80% του ήχου συμβάντος). Σκληρό, πυκνό υλικό όπως γυαλί, γυαλισμένο σκυρόδεμα, και χάλυβα έχουν τιμές NRC κοντά 0.05 ⁇ ανακλώντας σχεδόν όλο τον ήχο. Στην πράξη, ένα δωμάτιο με εντελώς σκληρές επιφάνειες (π.χ. ένα λόμπι με γυάλινα τοιχώματα) θα είναι εξαιρετικά αντηχούν, κάνοντας ακόμη και κανονική συνομιλία αισθάνονται δυνατά. Προσθήκη υλικών απορρόφησης ήχου σε τουλάχιστον 20 ⁇ 30% της επιφάνειας μειώνει δραματικά τον θόρυβο.

Κλάση μετάδοσης ήχου (STC) και επιδόσεις υλικού

Οι αξιολογήσεις STC μετρούν πόσο καλά ένα συγκρότημα κτιρίων (τοίχος, πάτωμα, ή οροφή) μπλοκαρίζει τον αέρα. Ένα πρότυπο ξύλο τοίχος με γυψοσανίδα μπορεί να επιτύχει ένα STC 35 ⁇ 40, που επιτρέπει τη δυνατή ομιλία να ακούγεται μέσω αυτού. Προσθέτοντας μόνωση, αποσύνδεση στρώματα, ή μαζικά φορτωμένο βινύλιο μπορεί να αυξήσει το STC σε 50 ή υψηλότερα, καθιστώντας την μετάδοση του ήχου ελάχιστα αντιληπτό. Υλικά όπως οι μονάδες τοιχοποιίας σκυροδέματος (CMU) έχουν φυσικά υψηλή μάζα και μπορεί να υπερβαίνει STC 55, αλλά μπορούν επίσης να αντανακλούν τον ήχο εσωτερικά. Για τα γραφεία, τα νοσοκομεία, και τα σχολεία, ASHRAE Πρότυπο 189.1 συνιστά ελάχιστες τιμές STC με βάση τη χρήση του χώρου.

Βελτιστοποίηση των επιλογών υλικών για συγκεκριμένες επιφάνειες

Τείχη

Σύνθετα συγκροτήματα τοίχων ⁇ δύο στρώματα γύψου με μια ένωση απόσβεσης και μόνωση ⁇ επιτυγχάνουν υψηλή STC χωρίς υπερβολικό πάχος. Για απαιτητικά περιβάλλοντα όπως στούντιο ηχογράφησης, κλιμακωτά σχέδια stud αποσυνδέουν τις δύο πλευρές, μειώνοντας δραστικά την πλευρική μετάδοση.

Δάπεδα

Ο θόρυβος πρόσκρουσης από τα βήματα και τα αντικείμενα που πέφτουν είναι μια μεγάλη ανησυχία σε πολυώροφα κτίρια. Ανθεκτικά υποστρώματα (κοκαλάκι, καουτσούκ, αφρός) βαθμολογούνται για την κατηγορία μόνωσης πρόσκρουσης (IC) μπορεί να μειώσει το μεταδιδόμενο θόρυβο. Τάπητες παρέχει τόσο πρόσκρουση και αερομεταφερόμενη εξασθένηση.

Ανώτατα όρια

Τα ανυψωμένα ακουστικά πλακίδια οροφής (ορυκτές ίνες ή υαλοπίνακες) παρέχουν απορρόφηση για τα παρακάτω δωμάτια και μπορούν να μπλοκάρουν τον ήχο από τον μηχανικό εξοπλισμό παραπάνω. Ο χώρος πλείονα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σιγαστήρα αγωγού και επιπλέον μόνωση.

Καινοτόμες Υλικές και Τεχνολογίες

Οι πρόσφατες εξελίξεις περιλαμβάνουν μικροδιατρητά πάνελ που συνδυάζουν διαφάνεια με απορρόφηση, ακουστικούς γύψους που ομαλοποιούν τις αντανακλάσεις χωρίς ογκώδη πάνελ, και ανακυκλωμένη μόνωση denim που ανταγωνίζεται το ορυκτό μαλλί στην απορρόφηση. Το Εθνικό Συμβούλιο Ερευνών του Καναδά[ έχει δημοσιεύσει εκτεταμένη έρευνα για τις ακουστικές θεραπείες που βασίζονται στα μεταϋλικά και μπορούν να ανακατευθύνουν ή να ακυρώσουν συγκεκριμένες συχνότητες.

Ενσωματώνοντας το σχήμα και το υλικό για την ανώτερη ακουστική απόδοση

Τα πιο αποτελεσματικά σχέδια ελέγχου θορύβου αντιμετωπίζουν το σχήμα του κτιρίου και την επιλογή υλικού ως αλληλοεξαρτώμενες μεταβλητές. Ένα καλά διαμορφωμένο δωμάτιο με φτωχά υλικά θα εξακολουθεί να αντηχεί.Ένα δωμάτιο με εξαιρετικά υλικά αλλά ένα κακό σχήμα θα έχει ανομοιογενή ακουστική.

Πρακτικές Στρατηγικές Σχεδίασης

  • Χρησιμοποιήστε το σχήμα για να σπάσετε μονοπάτια γραμμής-όψης.[[LFT:1] Σε ανοικτά γραφεία, οργανώστε θέσεις εργασίας έτσι ώστε να μην δύο γραφεία αντιμετωπίζουν το ένα το άλλο απευθείας σε μια ενιαία γωνία αντανάκλασης.
  • Ζυγοδιεγερτικές σκληρές ανακλώσες επιφάνειες με απορροφητικές επιφάνειες.[[LFT:1] Σε αίθρια ή λόμπι με γυάλινες προσόψεις, προσδιορίστε τα υψηλής-NRC ταβανάκια οροφής και τα υφασμάτινα πάνελ τοίχου για να αντισταθμίσετε τις αντανακλάσεις.
  • Υλικά λεύκανσης για απώλεια μετάδοσης. Για τοίχους που χωρίζουν θορυβώδη από τις ήσυχες ζώνες, χρησιμοποιήστε ένα κλιμακωτό σχεδιασμό-μελέτη, διπλής στρώσης στεγανωτικό και ακουστικό σε όλες τις αρθρώσεις.
  • Απασχολεί το σχήμα για να ενισχύσει την απορρόφηση. Τα οροφή με τα ταμεία ή τα διαφράγματα αυξάνουν την επιφάνεια για υλικό απορρόφησης ήχου. Μια επίπεδη οροφή έχει μόνο 100% επιφάνεια κάλυψης, ενώ ένα ταβάνι με τα ταμεία μπορεί να παρέχει 150 ⁇ 200% αποτελεσματική περιοχή, ενισχύοντας σημαντικά την απορρόφηση.
  • Ελέγχοντας πλευρικά μονοπάτια. Ακόμα και ο καλύτερος τοίχος αποτυγχάνει αν ο ήχος ταξιδεύει πάνω από το πλακίδιο οροφής ή μέσω ενός κενού στο δάπεδο. Σχεδίαση για συνεχή εμπόδια ⁇ επέκταση των τοίχων στο δομικό κατάστρωμα, σφράγιση ηλεκτρικών σημείων, και χρήση ακουστικού κοχλία σε όλες τις διεισδυσεις.

Αρχές Μελέτης Περιπτώσεων: Ακουστικής Τάξεων

Οι αίθουσες διδασκαλίας είναι ένα από τα πιο ευαίσθητα περιβάλλοντα θορύβου. Η έρευνα από την Αμερικανική Ένωση Λογο-Ανοιχτής Γλώσσας δείχνει ότι η υπερβολική αντήχηση και ο θόρυβος στο φόντο μειώνουν την αναγνώριση του λόγου κατά 20-30%. Οι Βέλτιστες αίθουσες διδασκαλίας χρησιμοποιούν ορθογώνιο αλλά μη κυβικό σχήμα (π.χ., λόγος πλάτους:μήκος 1:1.25) με ύψος οροφής 9 ⁇ 12 πόδια. Οι τοίχοι ενσωματώνουν τουλάχιστον 30% ηχοαπορροφητικό υλικό (ακουστικά πάνελ ή κολλημένες επιφάνειες). Τα πατώματα είναι χαλινάρια ή έχουν ακουστική υποθήκη.

Συμπέρασμα: Προσέγγιση συστημάτων σε πιο ήσυχα κτίρια

Είναι μια σύνθετη αλληλεπίδραση της γεωμετρίας του δωματίου, των επιφανειών και των συνελεύσεων κατασκευής. Αρχιτέκτονες και μηχανικοί που θεωρούν το σχήμα του κτιρίου νωρίς μπορεί να μετριάσει προβληματικές τρόπους και αντανακλάσεις. Οι επιλογές υλικού στη συνέχεια λεπτό-σωλήνα απορρόφηση και χαρακτηριστικά μετάδοσης. Με την ενσωμάτωση και των δύο κλάδων, μπορούμε να δημιουργήσουμε χώρους που δεν είναι μόνο δομικά υγιής αλλά και ακουστικά άνετα ⁇ ενίσχυση της ευημερίας των επιβατών, παραγωγικότητα, και ικανοποίηση. Η επόμενη γενιά του σχεδιασμού του κτιρίου θα βασίζεται όλο και περισσότερο στην υπολογιστική ακουστική μοντελοποίηση και προηγμένα υλικά για να πιέσει τον έλεγχο του θορύβου πέρα από την απλή συμμόρφωση κώδικα προς την πραγματική ακουστική άνεση.